Виды битумных смесей для строительства дорожных покрытий и их применение

Существуют различные типы битумных смесей с заполнителями для строительства дорожных покрытий. Применение этих битумных смесей в дорожном покрытии рассматривается в этой статье.

Типы битумных смесей для строительства дорожных покрытий и их применение

В зависимости от характера градации, выбранной для битумных смесей, их можно разделить на:

  • плотные битумные смеси
  • Полуплотные битумные смеси
  • Битумные смеси с открытой градацией
  • Битумные смеси с разрывами

Градационная диаграмма для плотных, открытых и зазорных битумных смесей

Градационная диаграмма для плотных, открытых и зазорных битумных смесей Плотность

Битумная смесь с плотной градацией имеет непрерывную градацию, скажем, вблизи линии максимальной плотности. Битумная смесь с большим количеством мелкого заполнителя, т.е. песка, образует битумную смесь с открытой градацией.
Если в смеси отсутствуют материалы двух или более размеров, она образует битумную смесь с разрывами. Полугранулированная смесь будет иметь градацию, находящуюся между открытой градацией и градацией с зазором. Все варианты градаций представлены на рисунке 1.
Типы битумных смесей для строительства дорожных покрытий и их применение

Плотные гранулированные битумные смеси для дорожных покрытий

Эти смеси имеют непрерывную градацию всех первичных заполнителей. Эти частицы упакованы вместе. Межчастичное поверхностное трение является причиной их свойства увеличивать прочность.
Во всех существующих в мире гибких дорожных покрытиях используются плотные битумные смеси.
Существует два основных типа плотных битумных смесей. К ним относятся:

  • плотный битумный макадам (DBM)
  • Битумный бетон (ББ)
  • Плотные битумные смеси

    Эта смесь в основном используется для устройства основания и связующего слоя. Она состоит из двух градаций: градация-1 и градация-2. Градация-1 имеет номинальный максимальный размер заполнителя (NMAS) 37,5 мм. В то время как градация-2 имеет NMAS 25 мм.
    Процентное содержание мелкого заполнителя в обеих градациях одинаково в диапазоне от 28 до 42%. Основными критериями, отличающими обе градации, являются то, что градация 1 состоит из частиц большого размера, т.е. от 25 мм до 45 мм.
    Сорт 1 с NMAS 37,5 мм имеет много недостатков, таких как сегрегация. Эта сегрегация впоследствии приведет к образованию сотов. При более низких уровнях воздушных пустот эти смеси становятся проницаемыми по сравнению с градацией 2 с NMAS 25 мм.
    Следовательно, градация-1 вызывает проблемы, связанные с воздействием воды. С увеличением NMAS проницаемость увеличивается в несколько раз при существующем уровне пустот.
    Плотные битумные смеси для дорожных покрытий

    Плотные битумные смеси градации-1, смесь NMAS 37,5 мм – дефект “сотовый ком” из-за сегрегации

    Влияние номинального максимального размера заполнителя на проницаемость гибкого дорожного покрытия представлено на графике, показанном на рисунке 3.
    Марка-1 имеет преимущество по устойчивости к колееобразованию по сравнению с маркой-2. В сезон дождей дорожное покрытие из NMAS 37,5MM, Grade 1 должно быть уплотнено или перекрыто. Это позволит избежать проникновения воды в дорожное покрытие и попадания ее на щебеночную смесь. Это покрытие WMM также называется щебеночным основанием.
    Влияние номинального максимального размера заполнителя на проницаемость гибкого дорожного покрытия

    Влияние номинального максимального размера агрегатов на водопроницаемость гибкого дорожного покрытия

    Битумобетонные смеси (ББС)

    Битумобетонная смесь используется в двух формах: Grade-1 и Grade-2. Класс-1 с НМАС 19 мм. Класс-2 с НМАС 13 мм.
    Из приведенного выше описания плотных битумных смесей стало ясно, что плотная битумная смесь марки 2 имеет большее применение в качестве базового слоя из-за меньшего количества недостатков по сравнению с плотной битумной смесью марки 1. Следовательно, необходимо было определить марку для вяжущего и покрытия.
    Битумобетон марки 1 с номинальным максимальным размером заполнителя 19 мм в качестве вяжущего связывает основание (плотная битумная смесь марки 1), а также изнашиваемый слой битумобетона марки 2 с номинальным максимальным размером заполнителя 13 мм, с НМАС 19 мм в качестве перехода. Битумобетон марки-2 хорошо подходит для использования в качестве слоя износа.
    Для облегчения среднего и низкого трафика необходимо использовать битумобетон марки-2 с номинальным максимальным размером заполнителя 9,5 мм для строительства гладких и непроницаемых дорожных покрытий в городских районах.
    Для облегчения укладки тонких слоев асфальта битумный бетон марки-3 подходит больше, чем марки-2. Битумный бетон марки-2 NMAS 9,5 мм эффективно используется при строительстве автомагистралей в США. Для более интенсивного движения рекомендуется марка-2.

    Таблица-1: Рекомендуемые градации битумобетона (ББ)

    Рекомендуемые градации битумобетона (ББ)

    Полуплотные битумные смеси

    При строительстве дорожных покрытий в Индии используются два типа полубитумных смесей;

  • Полуплотный битумный бетон (SDBC)
  • смешанная герметичная наплавка (MSS)
  • Полуплотный битумный бетон (SDBC)

    Полуплотные битумобетонные смеси не имеют ни плотных, ни открытых градаций. Они состоят из так называемых пессимальных пустот, когда они полностью построены.
    Это слово является анонимом слова “оптимум”. Поэтому рекомендуется избавить смесь от пессимальных пустот. В них, как правило, задерживается влага или вода, которая впоследствии вызывает отслоение.
    Когда полуплотный битумный бетон используется поверх слоя битумного щебня (БЩБ), существует вероятность проникновения дождевой воды через БЩБ и попадания на БЩБ.
    Это приведет к разделению заполнителя и битума в слое БМ. Это приведет к отслоению и образованию налета на SDBC. Со временем отслоение приведет к образованию выбоин на дороге.
    Полуплотные битумобетонные дороги с неглубокими выбоинами

    Шоссейные дороги с полуплотным битумным бетоном и неглубокими выбоинами

    Наплавка с уплотнением (MSS)

    Проектная смесь для смешанной наплавки основана на IRC: SP:78-2008. Это альтернатива, используемая для ковра с предварительной смесью (PMC). И PMC, и MSS используются в толщине 20 мм.
    Существует две градации, которые указаны для смешанной смеси для наплавки. Это

  • Тип А – закрытая градация со значением NMAS 9,5 мм
  • Тип B – открытая градация со значением NMAS 9,5 мм или 12 мм.
  • Градация заполнителей для смеси MSS приведена в таблице-2.

    Таблица-2: Градация заполнителя для смешанной смеси для наплавки асфальтобетонного покрытия

    Градация заполнителей для смеси для наплавки покрытий

    Битумные смеси с открытым гранулометрическим составом

    Битумные смеси с открытой градацией содержат мелкие заполнители в минимальном количестве, поэтому они очень проницаемы для воды. Они используются в зависимости от конкретных функций в основании и для поверхностных смесей.

    Битумные смеси для основания с открытым гранулометрическим составом

    В качестве базовых смесей используются три типа открытых гранулированных смесей. К ним относятся

  • Асфальтобетонное проницаемое основание (ATPB)
  • Битумный макадам (BM)
  • Встроенный набрызг-грунт (BUSG)
  • Проницаемое основание с асфальтобетонной обработкой (ATPB)
    Проницаемое асфальтобетонное основание (PATB) широко используется при строительстве крупных автомагистралей в США. Эта система помогает обеспечить поверхностный дренаж. PATB также называют проницаемым асфальтобетонным основанием (ATPB). Система состоит из отдельных слоев для подповерхностного дренажа. Толщина PATB варьируется от 75 мм до 100 мм.
    PATB укладывается между гранулированным основанием (GSB) и битумным слоем. Гранулированное основание в гибких дорожных покрытиях также предназначено для обеспечения подповерхностного дренажа.
    ГСБ состоит из большого количества мелких частиц, которые проходят через сито 0,075 мм, что позволяет обеспечить отличную дренажную систему. В этой системе реализована двухслойная дренажная система.
    Битумный макадам (БМ)
    Смесь BM имеет открытую градацию и высокую проницаемость. Это смесь, изготовленная по рецепту, которая не имеет никакого качества с точки зрения прочности и объема. Содержание пустот на 20-25% выше, чем у плотного битума (DBM). Содержание пустот в ДБМ составляет от 3 до 5%. БМ обладают высоким потенциалом притягивания воды и влаги.
    Встроенный напыляемый цементный раствор (BUSG)
    Для гибких дорожных покрытий в качестве основания рекомендуется использовать BUSG. Это двухслойная композитная конструкция с заполнителями одного размера, которые хорошо уплотнены. После каждого слоя наносится слой горячего битума. Сверху укладывается одноразмерный ключевой заполнитель.
    Поскольку распыленный битум не помогает заполнить пустоты, образованные крупным заполнителем, эти дорожные покрытия обладают высокой проницаемостью. Они обладают свойством притягивать влагу и воду. Применение БУСГ в качестве средства для устранения выбоин прекращается.

    Поверхностные битумные смеси с открытым гранулятом

    В качестве поверхностных смесей используются три типа смесей с открытым гранулометрическим составом. Это:

  • Фрикционная смесь с открытой поверхностью (OGFC)
  • Ковер из премиксов (PMC)
  • Поверхностная подсыпка
  • Фрикционная смесь с открытой поверхностью (OGFC)
    Система OGFC состоит из взаимосвязанных пустот, которые помогают улучшить дренажные свойства поверхности. Здесь дождевая вода стекает через OGFC и достигает битумного бетона марки 2 (BC), который впоследствии течет по бокам OGFC. Который впоследствии закончится на обочине. Последний слой OGFC будет иметь толщину 20 мм.
    На поверхности этой системы не будет следов воды. Система OGFC была разработана в 2002 году гражданами США. Безопасность и экологические характеристики OGFC приведены ниже:

  • Улучшение сопротивления трению мокрого дорожного покрытия
  • Гидропланирование: Гидропланирование – это эффект заноса на льду и потеря контроля над транспортными средствами. Это происходит из-за присутствия воды во время и после дождя. OGFC позволяет удалять воду с поверхности, не оставляя следов воды на дорожном покрытии.
  • Брызги и разбрызгивание уменьшаются: Высокоскоростное движение транспортных средств приводит к разбрызгиванию и разбрызгиванию воды на соседние автомобили, что создает проблемы с видимостью. Благодаря OGFC вода не заливает дорогу, следовательно, нет брызг и разбрызгивания.
  • Блики: OGFC уменьшает блики от фар на мокрой дороге. Это способствует лучшей видимости и снижению утомляемости водителя.
  • Снижение шума
  • Ковровое покрытие из премиксов (ПК)
    Здесь ПК укладывается в качестве износостойкого покрытия толщиной 20 мм. Смесь состоит из двух заполнителей одного размера. Один – это заполнитель, который проходит через 22,5 мм и задерживается в 11,2 мм.
    Второй заполнитель будет проходить через 13,2 мм и задерживаться на сите 5,6 мм. С учетом климата и интенсивности движения здесь используется битум класса вязкости. Он может быть либо VG-10, либо VG-30.
    Исходя из норм внесения заполнителя и заполнителя, которые указаны в IRC: 14-2004, в “Рекомендуемой практике для открытого гранулированного ковра из премиксов”, содержание битума по весу смеси составляет 3,3%.
    Обработка поверхности
    Согласно IRC:110 -2005, “Спецификация и свод правил по проектированию и строительству поверхностных покрытий”, поверхностное покрытие имеет следующие значения и цели:

  • Поверхностное покрытие обеспечивает беспыльное покрытие поверх гранулированного основания, которое действует аналогично водосвязанному щебню (WBM) или щебню с мокрой смесью (WMM).
  • Поверхностная подсыпка помогает обеспечить непроницаемость для просачивания воды в дорожное покрытие.
  • Поверхностные покрытия обеспечивают высокое трение для поверхности катания.
  • Это обеспечит обновляющий слой для периодического обслуживания битумных изнашиваемых поверхностей.
  • Работы по подготовке поверхности включают в себя процесс распыления битума для укладки соответствующего класса, в основном VG-10 или быстросхватывающейся катионной эмульсии. Он наносится на слой заполнителя соответствующего размера и градации.
  • Поверхностная обработка не повышает структурную прочность и ездовые качества создаваемого покрытия.

    Битумные смеси с гранулометрическим составом

    Асфальт с каменной матрицей (SMA) является наиболее часто используемой битумной смесью с градацией зазоров. С увеличением интенсивности движения и высоким давлением шин транспортных средств дорожное покрытие испытывает большие нагрузки. В некоторых случаях дороги подвергаются перегрузкам.
    Асфальтобетонная смесь с каменной матрицей является прочной, высокостабильной по структуре и устойчивой к колее асфальтобетонной смесью. Эти системы полагаются на контакт камня с камнем, что способствует повышению прочности. Богатый раствор, используемый в системе, обеспечивает большую долговечность.

    Преимуществами асфальтобетонной смеси с каменной матрицей являются:

  • Сопротивление трению поверхности улучшено
  • Снижается шум
  • По сравнению с обычной плотной асфальтобетонной смесью снижается видимость в ночное время.
  • Проектирование асфальтобетонной смеси с каменной матрицей включает в себя следующие этапы:

  • Выбор материалов, т.е. заполнителей, связующего и целлюлозного волокна.
  • Для обеспечения контакта камня с камнем проводится три пробных градации.
  • Оптимальное содержание вяжущего используется для всех выбранных градаций.
  • Оценивается дренаж вяжущего, а также восприимчивость к влаге.
  • Эффективность асфальтобетонного покрытия с каменной матрицей изучалась в США на основе эффекта колейности, наблюдаемого в дорожном покрытии. На рисунке 5 ниже показана глубина колеи, образовавшаяся в различных диапазонах проводимого проекта.
    Характеристики битумных смесей с градацией зазора

    Согласно NCAT, показатели колееобразования дорожного покрытия из каменной матричной асфальтобетонной смеси, построенного в США.

    Дорожные покрытия из SMA, построенные в Индии, показали хорошие результаты.
    По сравнению с битумобетоном, стоимость асфальтобетонной смеси с каменной матрицей оказалась на 25-30% выше. Повышенная стоимость материала SMA обусловлена такими составляющими материалами, как целлюлозное волокно, модифицированное связующее и содержание связующего.
    Проведенное в США исследование жизненного цикла показало, что асфальтобетонная смесь с каменной матрицей является более экономически эффективной с точки зрения эксплуатационных характеристик и меньшего объема технического обслуживания.
    Читать далее:
    Почему битум используется в дорожном строительстве? Свойства и преимущества битума для дорожных покрытий
    Различные виды битума, их свойства и применение
    Различные лабораторные испытания битума для строительства дорожных покрытий
    Битумные материалы – типы, свойства и применение в строительстве
    Процессы в строительстве битумных дорог

    Читайте далее:
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями: